航天型号民用商业卫星无源单机进度管理思路和实践

杜坤镁、何晓滨、袁建荣、耿辉、尤思乂

中国空间技术研究院西安分院

近年来，随着国家对民用商业卫星产业的支持和关注，民用商业卫星市场规模不断扩大，卫星需求数量增加。中国空间技术研究院西安分院作为卫星有效载荷研制的核心单位，2019～2021年民用商业卫星订单和交付整星配套单机数量大幅提升。无源单机是有效载荷转发器分系统重要的功能单机，西安分院自研无源单机数量达到分系统单机的30%左右。民用商业卫星具有交付履约要求高、计划刚性强的特点，无源单机交付批次和进度会直接影响卫星研制进度。2019～2021年西安分院交付民用商业卫星转发器单机数量见表1。

表1 2019～2021年西安分院交付民用商业卫星转发器单机数量

一、民用商业卫星无源单机研制背景

近3 年来，民用商业卫星宇航市场规模扩大、市场竞争力增强，国内和中国香港等公司以及部分国外用户对民用商业卫星的采购需求逐年增加。用户对卫星功能的要求也日益增加，对载荷的大功率、多波束、高通量、抗干扰、交链转发等性能的要求不断提高。民用商业卫星从传统的提供通信与广播（“中星”6C）服务，发展为提供4K、8K 超高清电视直播（“中星”9B、“中星”6D）服务，继而发展到Ku、Ka（“亚太”6D、“中星”26 等）高通量卫星（HTS）提供高通量宽带通信服务。2020 年，“东方红”四号E 增强平台首发星发射成功，为实现更多、更好的功能，大部分用户都选择“东方红”四号E 平台布局载荷，以达到重量、功耗以及单机数量容纳最优。在用户对上述卫星需求快速增长的背景下，仍有进一步挖潜载荷性能的需求，力求在现有平台容量基础上配置更多、轻量化、高集成的单机，以实现更多、更优功能的目标。

2019～2021 年，西安分院民用商业卫星单机交付数量不断增加，单机交付总量、无源单机交付数量相比2016～2018 年均增长了2 倍。民用商业卫星单机及无源单机交付数量对比见图1。

图1 民用商业卫星单机及无源单机交付数量对比图

二、民用商业卫星无源单机研制特点

一是新要求多。整星的高通量、多波束、大功率、抗干扰等要求增加，通信舱单位空间容纳的单机数量和重量增加，卫星总体单位对无源单机提出了小型化、轻量化、高集成度、大功率散热等新的要求。多工器类单机是无源单机中的关键单机，需要识别新技术、新状态，在传统多工器研制的基础上突破大功率散热、高频段多入多出、PIM 要求高等技术难点。

二是数量大、成熟单机批产要求高。从2019 年下半年开始，西安分院民用商业卫星任务逐渐进入高峰，2020 年初叠加疫情影响，形成了多个型号交叉、任务集中交付的局面。随着产品化工作的推进，在降低整星和载荷技术风险的同时，继承性好、成熟可直接投产的单机及适应性修改单机数量增长明显，批产单机的研制要求提高。2019～2021 年民用商业卫星无源单机继承性数据对比见表2。

表2 2019～2021年民用商业卫星无源单机继承性数据对比

三是管理难度高。既要保证不同类别单机节点完成率，又要保证并行多型号单机整体节点完成率，管理难度高。

四是对整星联试进度（通信舱AIT）意义重大。针对单机数量多的情况，通信舱布局不仅要放得下，还要放得优，既要考虑单机放置的问题，同时还要兼顾系统减重，布局难度极高。无源单机数量大、占比多、舱内布局不同，优先、分批交付对AIT 进度提升至关重要。

三、民用商业卫星无源单机进度管理思路

针对西安分院民用商业卫星无源单机研制特点，结合无源单机研制流程，依托西安分院科研生产管理体系，理清无源单机进度管理思路，如图2 所示。

图2 西安分院无源单机管理思路

一个目标。根据西安分院科研生产管理要求，确保无源单机节点完成率在99%以上。

二个抓手。抓单一型号单机研制进度，抓多型号、多类别单机各阶段综合统筹。既保证单型号进度节点，又满足西安分院无源单机整体节点完成率。

三个阶段。每半年滚动策划，按照设计、生产和交付分阶段实施，综合细分环节，全方位进度管控无死角。

四个保障。从技术、机制、质量、产品化4 个方面保障进度管理。围绕技术特点开展进度管理，依托管理机制日清、周推突击协调，强化产保把关和专项治理，夯实产品化工作，促单机研制进度。

四、民用商业卫星无源单机进度管理实践

1.强化技术分析和验证，有力推进进度管理

（1）深入开展技术风险分析，对关键单机进行先行件研制和先期验证

对于新技术、新状态的单机，通过先行件研制和试验进行验证。与正样件研制相比，验证速度是先行件的重要要求。为此，先行件进度管理可以采取部分仿真、例外放行投产、使用工业级器件、简化调试手续、突破重点调试指标、快速摸底验证等针对性措施，使先行件研制进度加速。在流程方面，做好先行件和正样件接驳切入的时间管理，并行开展先行件和正样件研制工作。在进度管理中，对先行件按照模样、短线单机进行管理，密切跟踪先行件各阶段验证工作满足情况，了解技术见底时点，一旦完成验证，立即转入正样应用。

为了验证大功率耐热性，开展了“中星”9B 卫星Ku 输出多工器先行件研制。先行件和正样件并行启动，先行件验证试验通过后即转入正样装调，通过并行工作和适时转正样，避免完全串行带来的进度拖延。

（2）提前开展组件管理策划并快速交付

“中星”26 等卫星混合桥的小型化、轻量化设计是载荷的关键技术。在通信舱布局确定之后，多个单机再集成为组件。提前开展出图、BOM 建立、元器件申请、投产、细则大纲归档等生产准备过程策划，告知具体负责人员，提前识别组件和单机生产准备要素及环节的区别，为组件调试、环境试验和交付的顺利执行做好输入准备，避免组件集成中工作停顿或反复造成的组件进度延误。

（3）确定复杂单机调试流程，优化单机测试和试验流程

针对多工器调试流程长的情况，按产品类别开展分线装调，采用小流水线并行生产模式进行生产。将骨干力量配置在调试环节，保证多工器出产量，同时配置专人负责初装、清洗组装、固封、多工器应力释放等非核心工序，进一步提升装调效率。

开展提前提出测试需求、提前准备测试仪器和测试附件、提前编写测试试验计划的“三提前”工作。对于某批产试验单机，提前识别BJ180 和BJ260 2 种测试端口，评估开关矩阵和矢网的测试能力，按照每次3 台BJ180/BJ260 接入测试系统，每种搭建2个测试工位，提前预估出2 种接口，每次同时试验6 台，一个温循试验周期可以完成12 台试验。通过前期策划，优化批产单机的测试试验准备流程，提高了测试试验进度。

鉴于测试耦合器类单机不随整星飞行，与分系统总体和卫星总体协调，取消热真空试验，节省了几百台测试耦合器热真空试验的资源和试验时间。

2.围绕多型号单机进度管理，建立4 个机制

随着型号任务的增加，人力和设备资源无法在短期内同比增长。因此，对多型号无源单机研制资源和产能的综合统筹至关重要。依托西安分院科研生产管理体制，建立了综合排产机制、动态管控机制、多部门联动机制和单机节点闭环机制。

（1）综合排产机制

根据单机研制的设计、生产和交付3 个阶段，对每个阶段进行排产。

在设计阶段，首先根据不同类别单机管理特点，识别瓶颈资源。其次，既要考虑并行各型号之间的资源冲突，又要考虑各型号单机交付的先后批次。设计阶段的进度管理，采用基于约束理论（TOC）的关键链项目管理方法进行管理。

在生产阶段，将常规生产过程进一步细分，进行更深入的排产。针对任务集中情况，通过增加应力监测工位、补充测试和试验工位、提高并机率、安排环境试验外协等措施，缓解调试和试验拥堵。

在交付阶段，提前进行数据包策划工作。对环试数据及时判读，对比调试、初测和最终测试数据一致性，对异常的问题提前解决。加强数据包上传、审核以及物理外观验收工作的并行与衔接。

（2）动态管控和多部门联动机制

根据科研生产任务峰值动态管控，做好各维度的综合管理。对无源单机全年任务科学评估，进行年初和年中滚动策划，分别对上半年的设计峰值和下半年生产交付峰值制定针对性措施。设计峰值通过周推会、周例会进行排产和解决，生产和交付峰值依托西安分院无源突击队，建立设计、加工、物资、调试和环试联动机制，利用扁平化机制突击生产短线单机，协同共进。

（3）单机节点闭环机制

根据西安分院考核节点，将单机节点分解到研究室，缩短节点完成统计周期，实行无源室月节点周清制度。对上周未完成的节点，滚动纳入本周，对比基线进行偏差统计，进行节点周清的精细化管理。

通过以上4 个机制的建立，锁定目标、科学统筹、突出重点、精准施策，严控风险、联动纠偏，对多型号并行下单机进度进行全面管理，确保满足各型号进度节点要求。

3.严把质量关，降低质量问题引起的进度风险

（1）严把设计质量关，减少不一致质量成本引起的拖延

预防胜于检查。将单机设计细分为电设计和结构设计2 个阶段，在每个阶段分别设置设计检查点，对照设计规范和检查单进行确认。经过无源首席专家审查，最后由质量人员跟踪评审待办问题闭环。通过对单机设计和图纸出所严格把关，降低后续加工、装调和试验过程中返工、报废等质量不一致成本，减少质量反复造成的进度拖延。

（2）对突发和共性问题有效治理，复盘提供保证

对于突发质量问题进行应急管理，快速组织由项目总体单位、研究室和综合处组建的工作小组，针对产品自身问题、研制流程、有效沟通等采取相应措施。通过定期召开质量分析会以及学习相关文件，对问题和处理结果进行快速传递和消化，强化过程控制，举一反三。

由于单机频段提高，对于以往无源单机靠螺钉连接提出了更高的要求，因为对此项风险识别不充分，民用商业卫星曾经出现共性问题。对于共性问题，在进度管理上采取了一系列针对性措施。鉴于问题原因为Ka 产品对腔体与盖板接触要求非常严格，修复成功率低，经过和项目总体单位协商一致，对单机报废重投并适当增加备份件。在投产阶段，办理紧急放行，快速投产。在调试阶段，为了充分验证新加工单机在高低温下性能一致性，在调试线增设应力释放专用温箱，对单机进行电性能监测，提前发现产品缺陷。针对人员学习培训，在重投产品的同时组织机加、装配及调试环节人员对《微波无源Ka 频段TE10 模滤波器、多工器技术要求》进行学习，规范工作依据，减少各种反复。为了避免此共性问题再次发生，完成了Ka 频段波导滤波器软钎焊工艺鉴定评审和产品鉴定评审，有效解决了Ka 频段腔体盖板之间产生缝隙造成的驻波变差性能下降问题。鉴定后的产品在后续民用商业卫星、星网等多型号中有大批量需求，为后续单机的研制进度提供了保障。

在处理应急和共性问题过程中，主管设计师对无源单机出现的质量问题进行复盘，形成质量案例和优秀的设计案例，汇总到研究室的学习手册中共享，并在室内的团队活动中讲解。通过技术复盘，汇总教训和警戒，积累和传承经验，降低了质量问题引起的进度风险。

（3）开展文件标准化工作，提高单机交付质量和速度

为减少文件编写和数据包判读过程中出现的低层次错误，缩短数据处理时间，提高报告编写和判读进度，开展了文件标准化和数据包标准化工作。编写自动报告编写辅助软件，根据软件一键生成报告。采用该软件后，每台单机的报告生成时间从2～3 天缩短为约30 分钟。通过一键生成交付电子数据包和研制总结，研制总结编写效率提高5 倍以上。通过确定文件和数据包标准，缩短了单机交付时间，极大地提高了单机的交付质量和交付效率。

4.稳步推进产品化工作，进一步加快成熟单机研制进度

（1）推进单机设计的通用化和产品化，不断提高单机适应能力

已经纳入型谱的测试耦合器类单机，实现了按照西安分院通用产品研制模式开展设计工作。搭建货架产品库，通过与项目总体单位签订选用技术协议代替任务书下发和设计评审，简化设计流程和批产条件单机的投产进程。结合组批投产的特点，根据工艺文件和物料齐套状态，安排首件研制，待首件状态确认后再进行组批生产，提高批产产品数据稳定性和一致性的及时判读率，规避一次性大量投产和某批次指标不符合要求引起的进度反复风险。

（2）加大产品化单机推广宣传，引导用户选用成熟产品

同步开展混合桥、功分器等型谱产品开发工作，进一步固化选用流程，继续向卫星总体单位、分系统总体单位和用户推广无源成熟产品选用要求及后续物资采购模式，逐步实现无源产品生产模式转型目标。同时，通过制定西安分院标准、3 层次文件等，进一步夯实产品化工作。

近3 年，西安分院通过在技术、机制、质量和产品化4 个方面开展的实践，圆满完成了3000 多台单机交付，节点完成率达99%以上,对总完成率做出极大贡献。“十四五”期间，卫星的研制模式从单机到批产、单星向星座发展，除民用商业卫星外，其它卫星的增长规模也越来越快，总结无源单机进度管理工作，为后续同类单机的进度管理提供了有价值的借鉴和参考。▲